Una misión para conquistar la tuberculosis y la enfermedad del sueño en los países en desarrollo
La mosca tsetsé, el vector del Trypanosoma. Crédito: Universidad de Hokkaido
Desarrollar kits de diagnóstico fáciles de usar y a un precio razonable que puedan detectar enfermedades infecciosas de forma rápida y precisa en los países en desarrollo se ha convertido en la misión principal de Chie Nakajima y Kyoko Hayashida, en su intento de aliviar algunas de las dificultades. que sufren las personas en situación de pobreza.
«Hemos desarrollado este tipo de kits para pacientes en regiones remotas donde no hay electricidad ni agua corriente, y mucho menos el costoso equipo médico necesario para hacer un diagnóstico», dijo Nakajima, cuya investigación se centra en la tuberculosis (TB). «La pobreza proporciona las condiciones para que la TB se propague. Si los países en desarrollo se vuelven más prósperos y pueden brindar una mejor nutrición a las personas, esta enfermedad se puede erradicar. Simplemente estamos ayudando a los pacientes hasta que sus circunstancias económicas mejoren».
Nakajima está desarrollando kits de diagnóstico para detectar la TB, que causa más de 4.000 muertes diarias en todo el mundo. Su objetivo principal ahora es la tuberculosis multirresistente (MDR) que no responde al menos a la isoniazida y la rifampicina, dos potentes medicamentos contra la tuberculosis. La multidrogorresistencia surge por la mala gestión del tratamiento de la TB y la transmisión de persona a persona. La MDR-TB representa el 3,3 por ciento de todos los casos nuevos y se ha informado en todo el mundo.
Mientras tanto, Hayashida está desarrollando un kit de diagnóstico para detectar la tripanosomiasis africana humana (HAT), también conocida como enfermedad del sueño. Esta enfermedad, que es endémica en 36 países del África subsahariana, es causada por parásitos protozoarios pertenecientes al género Trypanosoma y transmitida por la mosca tsetsé. La mosca adquiere su infección de humanos o animales infectados.
En la primera etapa de la enfermedad, los pacientes desarrollan síntomas como fiebre, dolor de cabeza y dolores en las articulaciones de una a tres semanas después de haber sido picados por la mosca tsetsé. Una vez que el parásito cruza la barrera hematoencefálica e infecta el sistema nervioso central, la enfermedad entra en la segunda etapa, desencadenando desorientación mental, problemas neurológicos y eventualmente la muerte si no se trata.
«Este es un momento crítico si queremos erradicar HAT», dijo Hayashida. «Es importante identificar y tratar los casos ocultos lo antes posible porque se ha establecido el método de tratamiento para la etapa inicial».
El sistema de diagnóstico móvil incluye todos los componentes necesarios, pequeños tubos de ensayo, una batería, un dispositivo de calentamiento y un iluminador LED y no requiere ningún equipo o infraestructura sofisticados, lo que permite diagnósticos en el sitio. Crédito: Universidad de Hokkaido
Modificación del sistema LAMP para países en desarrollo
Hayashida visita a menudo Zambia para realizar investigaciones sobre HAT. Los pacientes tienden a esperar hasta que sus síntomas empeoren antes de buscar ayuda médica. Se ha desarrollado el diagnóstico molecular para detectar infecciones en etapas tempranas, pero esto no es fácilmente asequible para las comunidades empobrecidas, dijo Hayashida. Dicho sistema también requiere complicados pasos de preparación de muestras en un laboratorio bien equipado, de los que a menudo carecen los países en desarrollo. Como consecuencia, a la mayoría de los pacientes con HAT se les diagnostica erróneamente paludismo y reciben tratamiento para la enfermedad equivocada.
Para abordar estos problemas, Hayashida y Nakajima han desarrollado un nuevo kit de diagnóstico basado en una amplificación isotérmica mediada por bucle ( LAMP), un método de prueba de amplificación de ácido nucleico desarrollado originalmente por Eiken Chemical Co., Ltd. «Con nuestro nuevo sistema llamado CZC-LAMP, solo necesitamos una gota de sangre para detectar la infección. Cuesta menos de un dólar estadounidense por prueba y el resultado se puede obtener en una hora sin el uso de equipos sofisticados», dice Hayashida.
Modificaron sustancialmente el sistema LAMP para permitir el diagnóstico en el sitio incluso en áreas remotas. La primera gran mejora fue secar y estabilizar los reactivos en un solo tubo mediante la incorporación de trehalosa, que bloquea las enzimas y moléculas necesarias en «vidrio» cuando se seca. Esto prolonga la vida útil del kit a temperatura ambiente, por lo que no requiere una cadena de frío para permanecer en un estado funcional. Hayashida también utilizó una bioimpresora de inyección de tinta para producir semiautomáticamente la LAMP seca.
Para permitir un diagnóstico HAT en clínicas locales o pueblos en áreas endémicas, los investigadores simplificaron el procedimiento de diagnóstico. Ahora, el ADN o el ARN se pueden amplificar directamente a partir de muestras de sangre lisadas con detergente. La muestra se transfiere al tubo CZC-LAMP seco y se incuba durante 45 minutos a 60 °C utilizando un bloque de calor portátil alimentado por batería. Luego, la muestra se verifica con un detector de reacción portátil o un iluminador LED hecho a mano, que es adecuado para uso en el campo.
Las muestras emiten una fluorescencia amarillenta cuando contienen ADN amplificado de Trypanosoma. Crédito: Universidad de Hokkaido
Afrontando el riesgo de infección para realizar investigaciones en Zambia
Los kits desarrollados por investigadores del Centro de Investigación para el Control de Zoonosis (CZC) de la Universidad de Hokkaido pueden adaptarse a diversas infecciones emergentes y reemergentes causadas por virus, bacterias y parásitos. Los kits se pueden hacer específicos para enfermedades cambiando los cebadores LAMP. Un cebador es una secuencia corta de ácido nucleico que proporciona un punto de partida para la síntesis de ADN. «Sin embargo, es difícil encontrar cebadores óptimos, por lo que se requieren experimentos repetidos para encontrar los más adecuados», explica Hayashida.
Continuó: «Mientras realizamos investigaciones en personas con la enfermedad, también llevar a cabo la vigilancia de vectores y animales. Al realizar pruebas moleculares en el dominio veterinario, estamos tratando de dilucidar cómo se propaga el parásito Trypanosoma en el medio ambiente y qué animales salvajes están infectados con el parásito». El parásito no daña a los animales salvajes, pero afecta a algunos animales domésticos que vinieron de Europa.
Hayashida suele ir a zonas remotas para recolectar miles de moscas tsetsé. Su objetivo es compilar mapas y localizar áreas de riesgo donde las moscas tsetsé están infectadas con el parásito. Hayashida a menudo es picado por las moscas, pero no se desanima. «No todas las moscas están infectadas, pero incluso si me pica una con el parásito, puedo usar nuestro kit para hacer un diagnóstico rápido», dijo.
Hayashida y un colega examinan a los residentes locales en Zambia, donde avanzó el equipo médico a menudo no está disponible. Crédito: Universidad de Hokkaido
Es esencial detener la propagación de la tuberculosis multirresistente
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), hay 10 millones de nuevos casos de TB cada año, que cobran la vida de 1,4 millones de personas . Las altas tasas de incidencia de TB se encuentran en las naciones africanas y asiáticas. La tuberculosis es esencialmente una enfermedad humana, pero los animales como los elefantes y los monos pueden infectarse con cepas que se originaron en los humanos.
«La bacteria prolifera muy lentamente», dijo Nakajima. «La TB se puede curar con la administración a largo plazo de medicamentos, pero las personas empobrecidas tienden a dejar de tomar los medicamentos a la mitad de los seis meses requeridos. Eso permite que la bacteria desarrolle resistencia a los medicamentos».
No hay intercambio de genes entre células bacterianas en Mycobacterium tuberculosis (MTB), por lo que MTB obtiene resistencia a los medicamentos cuando una mutación puntual en los genes provoca un cambio estructural en la molécula diana. Las bacterias con mutaciones de «bajo costo de aptitud física» sobrevivirán, dijo Nakajima. Por lo tanto, es importante diagnosticar con precisión a los pacientes en una etapa temprana para prevenir más infecciones de persona a persona.
Esto llevó a Nakajima a desarrollar un sistema LAMP para detectar MTB y un sistema asequible y fácil de usar. utilice matriz de ADN para spoligotyping, un método basado en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para la detección y tipificación simultáneas de cepas de MTB. Si bien los métodos convencionales de espoligotipado son costosos y complicados, el kit que ella desarrolló cuesta solo tres o cuatro dólares estadounidenses y es fácil de usar. Además, Nakajima desarrolló un método para detectar MTB resistente a la isoniazida utilizando una tira de matriz impresa (PAS) fácil de usar a través de un proyecto de investigación conjunto con Tohoku Bio Array Corporation, así como un método de PCR para distinguir MTB «Modern Beijing». , una cepa resistente a múltiples fármacos que se propaga rápidamente en algunos países asiáticos.
Nakajima y sus colegas desarrollan spoligotyping, un método basado en PCR e hibridación, para detectar simultáneamente cepas de MTB. Crédito: Universidad de Hokkaido
«Al distinguir las cepas peligrosas de las menos graves, podremos determinar qué paciente debe tratarse primero, ya que la capacidad de los centros de atención de la salud suele ser limitada en áreas con alta carga de TB». dijo Nakajima, enfatizando la importancia de controlar la transmisión de persona a persona.
Como educadora, Nakajima tiene otro problema apremiante que la preocupa. Algunos de sus estudiantes internacionales dudan en regresar a su país de origen porque hay pocos trabajos disponibles para este tipo de especialistas. “Es nuestra responsabilidad ayudar a sus gobiernos a lidiar adecuadamente con estas enfermedades infecciosas”, dijo Nakajima. «Mi investigación, que involucra la ciencia y la naturaleza, me abrió los ojos a varios problemas sociales en estas naciones».
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La nueva prueba para COVID-19 puede ofrecer resultados más rápidos a más personas Más información: Abordando problemas globales vol.3 Luchando contra la amenaza de la zoonosis: www.global.hokudai. ac.jp/resea … -menace-of-zoonosis/ Proporcionado por la Universidad de Hokkaido Cita: Una misión para conquistar la tuberculosis y la enfermedad del sueño en las naciones en desarrollo (2021, 25 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/ news/2021-02-mission-conquer-tuberculosis-sickness-nations.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.